DNA解旋酶ERCC6L与恶性肿瘤发生、发展的关系研究进展▲

钟永泷 黄肖悦

(1 广西壮族自治区人民医院胸部外科、广西医学科学院,广西南宁市 530021;2 广西梧州市红十字会医院药学部,广西梧州市 543000)

【提要】 切除修复交叉互补组6样蛋白(ERCC6L)是SNF2蛋白家族成员之一,也是一种新发现的DNA解旋酶,其主要功能是与有丝分裂调节激酶—Polo样激酶1结合,参与重塑着丝粒染色质和修复DNA损伤,并在胚胎发育、生长中发挥作用。近年来,研究表明ERCC6L在多种恶性肿瘤组织中异常表达,参与调控恶性肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭和转移,可能与恶性肿瘤的发生、发展相关。本文就ERCC6L与多种恶性肿瘤发生、发展关系的研究进展展开综述。

切除修复交叉互补组6蛋白(excision repair cross-complementation group 6,ERCC6)在转录偶联切除修复中发挥重要作用[1]。研究表明,ERCC6亚家族来源于SNF2蛋白家族,而SNF2蛋白可介导染色体重塑的核小体滑动机制和核小体置换机制,广泛参与基因的重组、修复、转录和RNA翻译等过程[2],这提示ERCC6可能参与基因重塑等过程。切除修复交叉互补组6样蛋白(excision repair cross-complementation group 6-like,ERCC6L)是ERCC6亚家族的成员之一,是一种新发现的DNA解旋酶[3],也被称为Polo样激酶1(Polo-like kinase 1,PLK1)相互作用检查点“解旋酶”[4],可与有丝分裂调节激酶PLK1结合,参与识别DNA损伤和促进DNA修复过程[5-7]。正常情况下,ERCC6L会维持DNA复制、转录等过程的正常进行,ERCC6L表达异常则有可能会干扰DNA损伤修复和破坏基因表达稳态,从而影响细胞分裂和细胞周期,这一过程与多种恶性肿瘤的发生密切相关[8]。ERCC6L在乳腺癌、肝细胞癌、肺腺癌、肾细胞癌等多种恶性肿瘤中表达异常,其在多种恶性肿瘤的发生、发展过程中发挥重要调控作用。本文就ERCC6L的生物学特征及其在常见恶性肿瘤发生、发展中的作用机制进行综述,旨在为恶性肿瘤的分子机制研究提供新思路。

1 ERCC6L的生物学特征

人类ERCC6L基因位于染色体Xq13.1,长约34 371 bp,含3个外显子,可编码由1 250个氨基酸组成的蛋白质,相对分子质量约为141 000。在人体内,ERCC6L mRNA在淋巴组织中表达量最高,其次是骨髓,并在肾上腺、心脏、唾液腺和胰腺等组织中呈低表达。哺乳动物的ERCC6L基因最早被发现于小鼠和梅花鹿,提示ERCC6L是一种与胚胎发育和动物生长相关的蛋白[4,9]。研究表明,PLK1可以介导细胞的分裂、增殖等生物学过程,被认为是恶性肿瘤的遗传标志物[10-11]。而Baumann等[12]发现,ERCC6L可与PLK1结合并发挥协同作用,参与着丝粒染色质的重塑,与基因组稳定性密切相关。此外,由于恶性肿瘤细胞具有过度复制和高度内源性DNA损伤等特性。因此,推测ERCC6L在恶性肿瘤发生、发展中可能发挥重要的调控作用。

2 ERCC6L与不同恶性肿瘤的关系

2.1 ERCC6L与乳腺癌 乳腺癌是全球女性最常见的恶性肿瘤,在女性恶性肿瘤相关死亡原因中位居第一,发病有年轻化趋势[13]。为探究新的乳腺癌治疗靶点,Pu等[14]通过分析来自癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库的4 987个恶性肿瘤转录组数据,发现ERCC6L在乳腺癌中表达上调,且与乳腺癌患者的生存时间显著相关;其还通过体外细胞实验发现,沉默乳腺癌细胞(MCF-7细胞和 MDA-MB-231细胞)的ERCC6L表达可以抑制细胞增殖,可能的作用机制是抑制ERCC6L表达可以干扰Ras相关蛋白Rab-31(Ras-related protein Rab-31,RAB31)-丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)-细胞周期依赖性激酶(cyclin dependent kinase 2,CDK2)信号通路,使细胞周期阻滞于G0/G1期。Liu等[15]分析来自TCGA数据库的106例乳腺癌组织样本和106例正常乳腺组织样本,发现相对于正常乳腺组织样本,ERCC6L在 91.51% (97/106) 的乳腺癌组织样本中表达上调,在7.55%(8/106)的乳腺癌组织样本中表达无差异, 在0.94% (1/106) 的乳腺癌组织样本中表达下调。此外,Huang等[16]发现,抑制ERCC6L表达具有提高高危三阴性乳腺癌患者临床治疗效果的作用。以上研究结果表明,ERCC6L在乳腺癌组织中呈高表达,且可能是通过参与染色质重塑来介导RAB31-MAPK-CDK2信号通路来促进乳腺癌发生、发展,主要是影响乳腺癌细胞的生长增殖和细胞周期,推测ERCC6L有可能成为治疗乳腺癌的新靶点。

2.2 ERCC6L与肝细胞癌 肝细胞癌约占原发性肝癌的80%,是全球恶性肿瘤相关死亡的主要原因之一,在国内大多数患者确诊时病情已经处于中晚期,治疗后的中位生存时间仅为23个月[17]。目前,手术切除肿瘤是临床上治疗肝细胞癌的主要方式,但中晚期肝细胞癌患者常存在肿瘤累及范围广、并发症多和肝功能受损等情况,故手术治疗效果欠理想,甚至一些患者确诊时已失去手术机会,因此寻找早期诊断生物标志物具有十分重要的意义[18]。有学者基于 TCGA数据库及一系列生物信息学分析发现,启动子CpG岛周围的DNA甲基化水平可调节基因表达,并参与肝细胞癌进展[19]。Matsushita等[20]对来源于TCGA数据库的371例肝细胞癌组织样本与41例非肿瘤组织样本的基因数据进行分析和比较,发现ERCC6L受启动子 CpG岛的DNA甲基化调控,其表达水平与肝细胞癌患者的不良预后相关,并认为ERCC6L可作为评估肝细胞癌患者预后的候选基因之一。Chen等[21]检测了90例肝细胞癌患者的癌组织及癌旁正常肝脏组织中ERCC6L的表达水平,发现ERCC6L在肝细胞癌组织中表达上调,且在不同性别、肿块性质(是否为包裹性)和病理分期患者之间的肝细胞癌组织ERCC6L表达均有明显差异,并且ERCC6L低表达患者的总生存率高于ERCC6L高表达患者;沉默ERCC6L的表达可以抑制肝癌细胞(SMMC-7721细胞和HuH-7细胞)的增殖、侵袭和转移,以及体内肿瘤的生长,使细胞周期停滞在G0/G1期,并促进细胞凋亡。Yu等[22]利用人类蛋白质图谱和TCGA数据库的数据进行分析,发现ERCC6L在肝细胞癌组织中表达上调,ERCC6L表达异常上调与肝细胞癌患者甲胎蛋白水平升高、血管浸润、组织学分级和TNM分期相关,且ERCC6L高表达肝细胞癌患者的总生存期和无复发生存期均较短,ERCC6L高表达是导致肝细胞癌患者不良预后的独立危险因素。此外,Yu等[22]发现,在肝细胞癌中与ERCC6L表达失调相关的生物学途径包括 DNA 复制、细胞周期和 p53 途径等,推测ERCC6L过表达与肝细胞癌患者不良预后相关可能涉及多种途径。Zhang等[23]发现,相比于癌旁正常肝脏组织,ERCC6L在肝细胞癌组织中表达上调;沉默ERCC6L表达可以抑制肝细胞癌细胞的增殖并促进其凋亡,而过表达ERCC6L则促进肝细胞癌细胞增殖及抑制细胞凋亡,ERCC6L通过激活p53信号通路来调控肿瘤细胞周期,从而实现对肝细胞癌细胞增殖及凋亡的调控。综上,ERCC6L在肝细胞癌中过表达,与肝细胞癌患者的预后有一定关系,具有成为肝细胞癌患者预后评估标志物及治疗靶点的潜力。但目前ERCC6L调控肝细胞癌的具体机制尚未不明确,未来还需更深入的研究以探讨。

2.3 ERCC6L与肾细胞癌 2020年,全球共有约431 000例新发肾细胞癌病例,约占成人总新发恶性肿瘤病例的2.2%,约有18万肾细胞癌患者死亡[13]。常见的肾细胞癌包括透明肾细胞癌、乳头状肾细胞癌及嫌色肾细胞癌。随着CT和MRI的广泛使用,许多肾细胞癌患者在疾病早期时即可被确诊。研究发现,早期未浸润肾细胞癌患者的5年生存率高达93%[24],然而一旦病情发展至Ⅳ期,肾细胞癌患者5年生存率低于10%[25]。因此,提高肾细胞癌患者早期的确诊率,对于及时治疗和改善预后具有重要意义。Pu等[14]基于TCGA数据库分析后发现, ERCC6L高表达可导致肾透明细胞癌患者的生存率降低,下调ERCC6L在肾透明细胞癌细胞(786-O细胞)中的表达,可有效抑制细胞增殖,使细胞停滞于G0/G1期。此外,Yin等[26]通过加权基因共表达网络分析筛选出与嫌色肾细胞癌进展及患者预后相关的核心标志物,最终筛选出3个候选核心标志物,分别是SKA1、ERCC6L、GTSE-1,其中ERCC6L与嫌色肾细胞癌患者的总生存率显著相关。Zhang等[27-28]发现,与癌旁组织相比,肾细胞癌组织中ERCC6L的mRNA表达上调,且肾细胞癌组织的ERCC6L染色评分与Fuhrman分级呈正相关;其在体外细胞实验中发现,沉默ERCC6L的表达可有效抑制肾细胞癌细胞(786-O细胞和Caki-1细胞)增殖并诱导细胞凋亡,并认为可能的作用机制是沉默ERCC6L可抑制MAPK信号通路;其进一步通过裸鼠体内成瘤实验发现,沉默ERCC6L表达的肾细胞癌细胞在免疫缺陷小鼠体内的生长明显慢于亲本细胞。以上研究结果表明,ERCC6L在肾细胞癌组织中呈高表达,沉默ERCC6L可抑制肾细胞癌细胞增殖,并可诱导细胞周期停滞和细胞凋亡。这或为进一步了解肾细胞癌的发病机制提供新思路,也可为临床早期识别肾细胞癌提供新型的标志物。

2.4 ERCC6L与非小细胞肺癌 肺癌是恶性肿瘤相关死亡的主要原因之一,按病理类型其可分为小细胞肺癌和非小细胞肺癌。肺腺癌是非小细胞肺癌最常见的病理类型,约占所有原发性肺癌病例的40%[29]。随着影像学检查的普及,部分肺腺癌患者在疾病早期时即可被诊断,但由于肺腺癌早期缺乏特异性体征和症状,大多数肺腺癌患者就诊时病情已处于晚期[30]。因此,如何在早期识别肺腺癌以使患者早期即接受治疗,是临床医生面临的难题。Hou等[31]发现,ERCC6L mRNA和蛋白在肺腺癌和肺鳞癌患者中表达上调,并且与肺腺癌患者的不良结局密切相关。Huang等[32]基于TCGA数据库分析发现,ERCC6L表达水平与肺腺癌患者淋巴结转移情况、临床分期和生存率密切相关,ERCC6L过表达可导致肺腺癌患者总生存期、无进展间隔期缩短;其在体外细胞实验中发现,沉默ERCC6L表达可显著抑制肺腺癌细胞(PC9细胞、A549细胞)的增殖、迁移和侵袭能力,ERCC6L可能通过Wnt/β-连环蛋白和Wnt/NOTCH受体3信号通路共同调控上皮-间质转化,来促进肺腺癌的发生、发展;其在裸鼠异位成瘤实验中发现,沉默ERCC6L表达的肺腺癌PC9细胞在裸鼠体内生长速度和成瘤体积小于对照组PC9细胞,进一步说明抑制ERCC6L表达可以抑制肺腺癌的生长。林凤莲[33]发现,抑制ERCC6L在肺腺癌A549细胞中的表达可导致细胞DNA双链断裂修复能力受到抑制,使肺腺癌细胞的放射敏感性增加;其还发现,ERCC6L表达水平下降可导致与MAPK和Smad信号通路相关的磷酸化蛋白表达水平下降,由此推测ERCC6L可能是通过影响MAPK和Smad信号通路来调控肺腺癌的进展。以上研究结果表明,ERCC6L在肺腺癌中表达上调,并与肺腺癌患者不良预后密切相关,其有可能成为肺癌早期诊断、疗效评估和预后评估的重要分子标志物。

2.5 ERCC6L与其他肿瘤 除了上述常见的恶性肿瘤,ERCC6L还与其他多种恶性肿瘤的进展密切相关。Zhou等[34]基于TCGA数据库分析发现,ERCC6L是调控结直肠癌进展的重要因子。Xie等[35]发现ERCC6L在结直肠癌组织中高表达,且表达水平与肿瘤大小相关,而沉默ERCC6L的表达可抑制结直肠癌细胞增殖、侵袭能力。Chen等[36]发现,相比于癌旁正常组织,ERCC6L在胃癌组织中表达上调,其表达水平与胃癌患者的肿瘤大小、临床分期和预后有关;过表达的ERCC6L可通过激活核因子κB信号通路来调控胃癌细胞的恶性生物学行为,从而促进胃癌细胞的生长、增殖、迁移和侵袭。此外,基于TCGA数据库的生物信息学研究结果显示,ERCC6L与神经母细胞瘤患者的预后相关[37]。虽然目前大量的研究提示ERCC6L在恶性肿瘤中异常表达,但其在恶性肿瘤进展中的具体机制还需要进一步研究加以阐明。

3 小 结

近年来,关于ERCC6L在恶性肿瘤中的作用备受关注。目前,虽然取得了一些创新性的研究成果,但将其应用于临床仍有许多难题亟待解决。例如,ERCC6L与恶性肿瘤发生、发展的相关研究数量不足,相关结果的可靠性有待深入研究以进一步确定;ERCC6L发挥作用的具体分子机制尚不明确,未来还需要开展更多、更深入的研究,从而为ERCC6L成为极具潜力的肿瘤预后标志物提供可靠的理论和数据支持。